動量守恒定律讀一讀·思一思辨一辨·議一議一、系統(tǒng)內(nèi)力和外力閱讀教材第12頁“系統(tǒng)內(nèi)力和外力”部分,理解它們的概念。1.互相作用的兩個或兩個以上的物體構(gòu)成的研究對象稱為一種力學(xué)系統(tǒng)。2.系統(tǒng)內(nèi)兩物體間的互相作用力稱為內(nèi)力。3.系統(tǒng)以外的物體對系統(tǒng)的作用力稱為外力。讀一讀·思一思辨一辨·議一議二、動量守恒定律閱讀教材第12~13頁“動量守恒定律”部分,理解動量守恒的條件。1.動量守恒定律的內(nèi)容:假如一種系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為0,這個系統(tǒng)的總動量保持不變。2.動量守恒定律成立的條件有哪些?答案:(1)系統(tǒng)不受外力或者所受外力的合力為零。(2)系統(tǒng)外力遠(yuǎn)不不小于內(nèi)力時,外力的作用可以忽視,系統(tǒng)的動量守恒。(3)系統(tǒng)在某個方向上的合外力為零時,系統(tǒng)在該方向上動量守恒。讀一讀·思一思辨一辨·議一議3.動量守恒定律的體現(xiàn)式:(1)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'(作用前后動量相等)。(2)Δp=0(系統(tǒng)動量的增量為零)。(3)Δp1=-Δp2(互相作用的兩個物體構(gòu)成的系統(tǒng),兩物體動量的增量大小相等、方向相反)。讀一讀·思一思辨一辨·議一議三、動量守恒定律的理解和簡樸應(yīng)用閱讀教材第14~16頁,加深對動量守恒定律的理解,學(xué)會用動量守恒定律處理實(shí)際問題。1.動量守恒定律的“五性”是什么?答案:(1)系統(tǒng)性:注意判斷是哪幾種物體構(gòu)成的系統(tǒng)的動量守恒。(2)矢量性:是矢量式,解題時要規(guī)定正方向。(3)相對性:系統(tǒng)中各物體在互相作用前后的速度必須相對于同一慣性系,一般為相對于地面的速度。(4)同步性:初動量必須是各物體在作用前同一時刻的動量;末動量必須是各物體在作用后同一時刻的動量。(5)普適性:不僅合用兩個物體或多種物體構(gòu)成的系統(tǒng),也合用于宏觀低速物體以及微觀高速粒子構(gòu)成的系統(tǒng)。讀一讀·思一思辨一辨·議一議2.應(yīng)用動量守恒定律解題有什么基本思緒?答案:(1)明確研究對象合理選擇系統(tǒng)。(2)判斷系統(tǒng)動量與否守恒。(3)規(guī)定正方向及初、末狀態(tài)。(4)運(yùn)用動量守恒定律列方程求解。讀一讀·思一思辨一辨·議一議1.思索辨析。(1)用鐵錘打擊放在鐵砧上的鐵塊,打擊過程中,鐵錘和鐵塊的總動量守恒。()解析:在豎直方向上合力不為零,鐵錘和鐵塊的總動量不守恒。答案:×(2)在互相作用且動量守恒的某系統(tǒng)內(nèi),一種物體的動量增長時,另一種物體的動量一定減少,系統(tǒng)的總動量不變。()解析:不能這樣理解,只能說系統(tǒng)內(nèi)各物體動量變化量的矢量和為零。答案:×讀一讀·思一思辨一辨·議一議2.探究討論。(1)如圖所示,在風(fēng)平浪靜的水面上,停著一艘帆船,船尾固定一臺電風(fēng)扇,正在不停地把風(fēng)吹向帆面,船能向前行駛嗎?為何?答案:不能。把帆船和電風(fēng)扇看作一種系統(tǒng),電風(fēng)扇和帆船受到空氣的作用力大小相等、方向相反,這是一對內(nèi)力,系統(tǒng)總動量守恒,船本來是靜止的,總動量為零,因此在電風(fēng)扇吹風(fēng)時,船仍保持靜止。讀一讀·思一思辨一辨·議一議(2)動量守恒定律和牛頓運(yùn)動定律的合用范圍與否同樣?答案:動量守恒定律比牛頓運(yùn)動定律的合用范圍要廣,自然界中,大到天體的互相作用,小到質(zhì)子、中子等基本粒子間的互相作用都遵照動量守恒定律,而牛頓運(yùn)動定律有其局限性,它只合用于低速運(yùn)動的宏觀物體,對于運(yùn)動速度靠近光速的物體,牛頓運(yùn)動定律不再合用。探究一探究二探究三對動量守恒定律的理解問題導(dǎo)引在光滑的水平面上有一輛平板車,一種人站在車上用大錘敲打車的左端,如圖所示。在持續(xù)的敲打下,這輛車能持續(xù)地向右運(yùn)動嗎?闡明理由。

要點(diǎn)提醒:當(dāng)把錘頭打下去時,錘頭向右擺動,系統(tǒng)總動量要為零,車就向左運(yùn)動;舉起錘頭時,錘頭向左運(yùn)動,車就向右運(yùn)動。用錘頭持續(xù)敲擊時,車只是左右運(yùn)動,一旦錘頭不動,車就會停下來,因此車不能持續(xù)向右運(yùn)動。探究一探究二探究三名師精講1.對動量守恒定律的理解(1)研究對象:兩個或兩個以上互相作用的物體構(gòu)成的系統(tǒng)。(2)對系統(tǒng)“總動量保持不變”的理解①系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的總動量都相等,不能誤認(rèn)為只是初、末兩個狀態(tài)的總動量相等。②系統(tǒng)的總動量保持不變,但系統(tǒng)內(nèi)每個物體的動量也許都在不停變化。③系統(tǒng)的總動量指系統(tǒng)內(nèi)各物體動量的矢量和,總動量不變指的是系統(tǒng)的總動量的大小和方向都不變。探究一探究二探究三2.動量守恒定律成立條件(1)F合=0(嚴(yán)格條件);(2)F內(nèi)遠(yuǎn)不小于F外(近似條件);(3)某方向上合力為0,在這個方向上成立。動量作為矢量,是有方向的物理量,那么系統(tǒng)動量守恒必須明確是在哪一方向上守恒。探究一探究二探究三典例剖析【例題1】(多選)如圖所示,光滑水平面上兩小車中間夾一壓縮了的輕彈簧,兩手分別按住玩具小車,使它們靜止,對兩車及彈簧構(gòu)成的系統(tǒng),下列說法中對的的是()A.兩手同步放開后,系統(tǒng)總動量一直為零B.先放開左手,后放開右手,此后動量不守恒C.先放開左手,后放開右手,總動量向左D.無論與否同步放手,只要兩手都放開后,在彈簧恢復(fù)原長的過程中,系統(tǒng)總動量都保持不變,但系統(tǒng)的總動量不一定為零【思索問題】同步放開兩手和一先一后放開有什么區(qū)別?提醒:同步放開兩手,系統(tǒng)總動量一直為零;假如一先一后放開兩手,則系統(tǒng)就在某一方向上獲得一沖量,系統(tǒng)就不再符合動量守恒的條件了。探究一探究二探究三解析:當(dāng)兩手同步放開時,系統(tǒng)的合外力為零,因此系統(tǒng)的動量守恒,又由于開始時總動量為零,故系統(tǒng)總動量一直為零,選項(xiàng)A對的;先放開左手,左邊的小車就向左運(yùn)動,當(dāng)再放開右手后,系統(tǒng)所受合外力為零,故系統(tǒng)的動量守恒,放開右手時總動量方向向左,放開右手后總動量方向也向左,故選項(xiàng)B錯誤,C、D對的。答案:ACD歸納總結(jié)分析動量與否守恒,首先要明確所研究的系統(tǒng),分清外力和內(nèi)力。假如外力矢量和為0,則系統(tǒng)的動量守恒。探究一探究二探究三動量守恒定律的應(yīng)用問題導(dǎo)引三國演義“草船借箭”中(如圖所示),若草船的質(zhì)量為m1,每支箭的質(zhì)量為m,草船以速度v1返回時,對岸士兵萬箭齊發(fā),n支箭同步射中草船,箭的速度皆為v,方向與船行方向相似。由此,草船的速度會增長嗎?這種現(xiàn)象怎樣解釋?(不計(jì)水的阻力)

要點(diǎn)提醒:增長。草船與箭構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒。根據(jù)m1v1+nmv=(m1+nm)v1'知v1'>v1。探究一探究二探究三名師精講1.應(yīng)用動量守恒定律的解題環(huán)節(jié)(1)確定互相作用的系統(tǒng)為研究對象;(2)分析研究對象所受的外力;(3)判斷系統(tǒng)與否符合動量守恒條件;(4)規(guī)定正方向,確定初、末狀態(tài)動量的正、負(fù)號;(5)根據(jù)動量守恒定律列式求解。2.動量守恒定律不一樣體現(xiàn)形式的含義(1)p=p':系統(tǒng)互相作用前的總動量p等于互相作用后的總動量p'。(2)Δp1=-Δp2:互相作用的兩個物體構(gòu)成的系統(tǒng),一種物體的動量變化量與另一種物體的動量變化量大小相等、方向相反。(3)Δp=0:系統(tǒng)總動量增量為零。(4)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2':互相作用的兩個物體構(gòu)成的系統(tǒng),作用前的動量和等于作用后的動量和。探究一探究二探究三3.某一方向上動量守恒問題動量守恒定律的合用條件是普遍的,當(dāng)系統(tǒng)所受的合外力不為零時,系統(tǒng)的總動量不守恒,不過合外力在某個方向上的分量為零時,那么在該方向上系統(tǒng)的動量分量是守恒的。4.爆炸類問題中動量守恒定律的應(yīng)用(1)物體間的互相作用忽然發(fā)生,作用時間極短,爆炸產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)不小于外力(如重力、空氣阻力等),此種狀況下可以運(yùn)用動量守恒定律求解。(2)由于爆炸過程中物體間互相作用的時間極短,作用過程中物體的位移很小,因此可認(rèn)為此過程物體位移不發(fā)生變化。動量守恒定律的研究對象是互相作用的物體構(gòu)成的系統(tǒng)。系統(tǒng)的動量與否守恒,與選擇哪幾種物體作為系統(tǒng)和分析哪一段運(yùn)動過程有直接關(guān)系。探究一探究二探究三典例剖析【例題2】

如圖所示,質(zhì)量mB=1kg的平板小車B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左勻速運(yùn)動。當(dāng)t=0時,質(zhì)量mA=2kg的小鐵塊A以v2=2m/s的速度水平向右滑上小車,A與小車間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2。若A最終沒有滑出小車,g取10m/s2。求:A在小車上停止運(yùn)動時,小車的速度大小和方向?！舅妓鲉栴}】A在小車上相對小車停止運(yùn)動時,小車的運(yùn)動狀態(tài)怎樣?提醒:A相對小車靜止,A、B將以共同的速度運(yùn)動。探究一探究二探究三解析:A在小車上停止運(yùn)動時,A、B將以共同的速度運(yùn)動,設(shè)此時的速度為v,取v1的方向?yàn)檎较?由動量守恒定律得-mAv2+mBv1=(mA+mB)v代入數(shù)據(jù)可解得v=-1m/s。負(fù)號表達(dá)v的方向與v1方向相反,即向右。答案:1m/s向右歸納總結(jié)處理動量守恒應(yīng)用題“三部曲”(1)判斷題目波及的物理過程與否滿足動量守恒的條件。(2)確定物理過程及其系統(tǒng)內(nèi)物體對應(yīng)的初、末狀態(tài)的動量。(3)確定正方向,選用恰當(dāng)?shù)膭恿渴睾愕捏w現(xiàn)式列式求解。探究一探究二探究三動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律的比較問題導(dǎo)引動量守恒的系統(tǒng)其機(jī)械能一定守恒嗎?要點(diǎn)提醒:不一定,由于系統(tǒng)所受外力的矢量和為0,但并非不受力,并且還存在內(nèi)力,這些力也許存在除重力、彈力外其他力做功的狀況,因此機(jī)械能不一定守恒。探究一探究二探究三名師精講動量守恒定律與機(jī)械能守恒定律的比較探究一探究二探究三對于波及互相作用的系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化問題時,可綜合應(yīng)用動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、動能定理、能量守恒定律、功能關(guān)系列出對應(yīng)方程分析解